CN117806190A - 一种无人机机场的起降阶段控制方法、装置及无人机机场 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无人机机场的起降阶段控制方法、装置及无人机机场，该方法包括发送心跳信号与地面站建立通讯连接，得到联络信号；根据联络信号进入机场起飞阶段；执行堵转检测程序：对机场舵机进行第一堵转检测，得到舵机检测结果；对机场电机进行第二堵转检测，得到电机检测结果；判断舵机检测结果和电机检测结果是否合规；若是，则判定停机坪正常展开；若否，则将异常结果发送至地面站；当无人机返航时，根据联络信号进入机场降落阶段；再次执行堵转检测程序，并基于机场降落阶段收纳停机坪。本发明通过对无人机机场的舵机和电机分别进行堵转检测，配合堵转检测结果对停机坪进行伸缩，如此，无人机机场的停机坪发生故障后可以及时得到响应。
Description
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，特别涉及一种无人机机场的起降阶段控制方法、装置及无人机机场。
背景技术
在现有技术中，无人机机场的起飞和降落阶段是运行中最关键的环节之一。特别是停机坪，作为无人机起飞和降落的主要场所，其运行状态直接影响着整个无人机机场的效率。而传统的停机坪设计缺乏故障应对机制，当停机坪发生技术问题时，如舵机或电机堵转等，很难迅速进行故障诊断和恢复正常操作，从而导致无人机机场运行效率降低，甚至可能影响无人机以及周围环境的安全。因此，需要一种能够更好地处理起飞和降落阶段潜在问题的技术方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种无人机机场的起降阶段控制方法、装置及无人机机场，旨在解决现有技术中无人机机场在起飞和降落阶段中发生故障后，无法及时得到处理的问题。
第一方面，本发明实施例提供一种无人机机场的起降阶段控制方法，包括：
发送心跳信号与地面站建立通讯连接，得到联络信号；
根据所述联络信号进入机场起飞阶段；其中，所述机场起飞阶段包括启动机场舵机和机场电机；所述机场舵机用于控制所述无人机机场的遮挡片的开闭，所述机场电机用于控制所述无人机机场的停机坪的伸缩；
执行堵转检测程序：对所述机场舵机进行第一堵转检测，得到舵机检测结果；对所述机场电机进行第二堵转检测，得到电机检测结果；判断所述舵机检测结果和电机检测结果是否合规；
若是，则判定所述停机坪正常展开；若否，则将异常结果发送至所述地面站；
当无人机返航时，根据所述联络信号进入机场降落阶段；其中，所述机场降落阶段包括启动所述机场电机和机场舵机；
再次执行所述堵转检测程序，并基于所述机场降落阶段收纳所述停机坪。
第二方面，本发明实施例提供一种无人机机场的起降阶段控制装置，包括：
信号通讯单元，用于发送心跳信号与地面站建立通讯连接，得到联络信号；
起飞联络单元，用于根据所述联络信号进入机场起飞阶段；其中，所述机场起飞阶段包括启动机场舵机和机场电机；所述机场舵机用于控制所述无人机机场的遮挡片的开闭，所述机场电机用于控制所述无人机机场的停机坪的伸缩；
堵转检测单元，用于执行堵转检测程序：对所述机场舵机进行第一堵转检测，得到舵机检测结果；对所述机场电机进行第二堵转检测，得到电机检测结果；判断所述舵机检测结果和电机检测结果是否合规；若是，则判定所述停机坪正常展开；若否，则将异常结果发送至所述地面站；
降落联络单元，用于当无人机返航时，根据所述联络信号进入机场降落阶段；其中，所述机场降落阶段包括启动所述机场电机和机场舵机；
程序执行单元，用于再次执行所述堵转检测程序，并基于所述机场降落阶段收纳所述停机坪。
第三方面，本发明实施例提供了一种无人机机场，包括机场支架和多个第一机场，所述机场支架内沿竖直方向设置有多层容纳腔，所述机场支架沿竖直方向设置有连通各层所述容纳腔的多个开口，多个所述开口分别位于所述机场支架的不同侧边，各所述第一机场设置于对应所述开口中，且可沿所述开口收回至所述容纳腔中或者从所述容纳腔中伸出；所述机场支架内的各层容纳腔中设置滑轨，各所述滑轨的方向与对应所述第一机场的移动方向相同，各所述第一机场的底部设置用于在对应所述滑轨中滑动的滑槽。
本发明实施例提供一种无人机机场的起降阶段控制方法、装置及无人机机场，该方法包括发送心跳信号与地面站建立通讯连接，得到联络信号；根据联络信号进入机场起飞阶段；执行堵转检测程序：对机场舵机进行第一堵转检测，得到舵机检测结果；对机场电机进行第二堵转检测，得到电机检测结果；判断舵机检测结果和电机检测结果是否合规；若是，则判定停机坪正常展开；若否，则将异常结果发送至地面站；当无人机返航时，根据联络信号进入机场降落阶段；再次执行堵转检测程序，并基于机场降落阶段收纳停机坪。本发明通过对无人机机场的舵机和电机分别进行堵转检测，配合堵转检测结果对停机坪进行伸缩，如此，无人机机场的停机坪发生故障后可以及时得到响应。
本发明实施例还提供一种无人机机场的起降阶段控制装置和无人机机场，同样具有上述有益效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种无人机机场的结构示意图一；
图2为本发明实施例提供的一种无人机机场的结构示意图二；
图3为本发明实施例提供的机场支架的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种无人机机场的***图；
图5为本发明实施例提供的第一机场的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的第二机场的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的底座组件的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的无人机机场的布置效果图；
图9为本发明实施例提供的一种无人机机场的起降阶段控制方法的流程示意图；
图10为本发明实施例提供的无人机机场通讯示意图；
图11为本发明实施例提供的心跳信号联络示意图；
图12为本发明实施例提供的心跳信号执行示意图；
图13为本发明实施例提供的堵转检测流程示意图；
图14为本发明实施例提供的无人机机场脉络图；
图15为本发明实施例提供的无人机机场充电执行示意图；
图16为本发明实施例提供的一种无人机机场的起降阶段控制装置的示意性框图。
图中标识说明：
10、机场支架；11、容纳腔；111、滑轨；112、驱动件；113、驱动杆；114、联轴器；12、开口；13、侧部遮挡片；14、顶部遮挡片；15、散热件；
20、第一机场；21、滑槽；
30、第二机场；
40、底座组件；41、底座支架；42、控制模块；43、充电模块；
100、无人机机场。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
结合图1至图4所示，本发明实施例提供一种无人机机场100，包括机场支架10和多个第一机场20，机场支架10内沿竖直方向设置有多层容纳腔11，机场支架10沿竖直方向设置有连通各层容纳腔11的多个开口12，多个开口12分别位于机场支架10的不同侧边，各第一机场20设置于对应开口12中，且可沿开口12收回至容纳腔11中或者从容纳腔11中伸出。机场支架10内的各层容纳腔11中设置滑轨111，各滑轨111的方向与对应第一机场20的移动方向相同，各第一机场20的底部设置用于在对应滑轨111中滑动的滑槽21。
在本实施例中，机场支架10内设置有多层容纳腔11，沿竖直方向布置，用于存放无人机。此外，机场支架10上有多个开口12，分布在不同侧边，开口12的方向对应各层的容纳腔11。每个第一机场20(即停机坪，下同)安装在相应的开口12中，并能够沿开口12伸收，即可伸出用于无人机起降，也可收回至容纳腔11中。本发明的无人机机场100可以同时支持多个机场运行，无需排队轮候，大大提高机场的工作效率。
具体的，如图1中所展示的是无人机机场100的收纳状态(即第一机场20收回至容纳腔11中)，在收纳状态下，无人机机场100的整体形状为一个长方体；如图2中所展示的是无人机机场100的展开状态(即第一机场20从容纳腔11中伸出)，在展开状态下，无人机机场100的整体形状类似于“十”字，每个第一机场20均从侧边朝不同方向展开，并且两两第一机场20之间不会出现重叠的情况。在展开状态下，无人机可以在第一机场20内完成GPS搜星、以及自检通过后，即可由地面站上传剧本，实行起飞，进行表演任务。每个第一机场20都安置在相应的开口12内，可以根据需要沿着对应的开口12伸展至外部用于无人机的起降，或者收回至容纳腔11内部，以节约空间并保护无人机，每个第一机场20可以同时容纳多台无人机，比如本实施例中每个第一机场20可以同时容纳4架无人机。机场支架10内的每层容纳腔11中配备了滑轨111，这些滑轨111的方向与每个第一机场20的移动方向一致。例如其中一个第一机场20的移动方向是从机场支架10的左侧滑出，那其对应的滑轨111方向也是从左到右的方向进行分布；滑轨111的数量可以根据实际需求进行设定。在每个第一机场20的底部设置有滑槽21，滑槽21可以与对应的滑轨111进行匹配，使得第一机场20可以在滑轨111上进行滑动。
具体的，在本实施例的滑轨111制造材料选用铝合金，这种材料既轻质又坚固，非常适合于频繁使用的环境。滑轨111安装在机场支架10上，与第一机场20底部的滑槽21相配合。这种设计结构不仅可以承载第一机场20的重量，还确保第一机场20的伸收过程更加顺畅。应用铝合金的滑轨111，增强了整个无人机机场100的稳定性和耐用性，同时提供了顺畅的滑动机制，使得无人机在起降和存储时的操作更加高效和安全。此外，这种滑动结构还简化了无人机的存取过程。当无人机需要起飞或降落时，第一机场20可以轻松地从容纳腔11中滑出或滑入，大大减少了人工操作的需要，提高了整体操作效率。
在本发明中，无人机机场100的机场支架10采用玻璃纤维复合材料制成，结构中夹有高密度泡沫，使得机场支架10具有高强度、轻重量、无信号屏蔽和良好的隔热效果。第一机场20则采用泡沫材料为基材，第一机场20的起降平台使用塑胶材料，其具有轻便和高强度的特点。当然，也可以根据具体实际需求选用其他材料进行生产。
结合图5所示，在一实施例中，机场支架10内的各层容纳腔11中设置驱动装置，所述驱动装置包括驱动件112以及一端连接于驱动件112的驱动杆113，驱动杆113沿对应第一机场20的移动方向设置，驱动杆113另一端连接对应的第一机场20。
在本实施例中，第一机场20可以在驱动装置的控制下自动进行移动，当驱动件112运行时，其驱动着驱动杆113，从而推动第一机场20沿着滑轨111移动，驱动杆113通常与滑轨111平行设置。采用该自动化机制降低了对人工操作的依赖，提高了操作的效率和精确度，尤其在大规模无人机表演中，能够快速、准确地进行无人机的起降和存储。
具体的，驱动件112通常为驱动电机，每个第一机场20都对应设置有驱动电机，独立控制机场支架10上每一层的第一机场20的滑动。驱动电机通常设置在与开口12相对的另一侧，例如第一机场20从机场支架10的左侧滑出，则驱动电机设置在机场支架10的右侧，这样驱动电机不会影响到第一机场20的滑动。
在一实施例中，驱动杆113为丝杆，所述驱动装置还包括联轴器114，所述丝杆的一端与联轴器114连接，另一端与对应的第一机场20的滑块连接。
在本实施例中，丝杆通常由不锈钢制成，丝杆被用作连接和驱动机场支架10中第一机场20的关键组件。丝杆的一端与联轴器114相连，另一端则连接到第一机场20的滑块，使得第一机场20在丝杆的推动下可以沿着预定路径精确地滑动，从而实现无人机的顺畅起降。联轴器114用于修正丝杆和驱动件112之间的安装误差导致的偏心作用。
具体的，驱动件112提供旋转动力，联轴器114连接丝杆和驱动件112，联轴器114确保从驱动件112到丝杆的动力传递平稳且同步，同时减少机械磨损。丝杆转化驱动件112的旋转动力为线性动力，这种线性动力用于推动或拉动第一机场20，实现其沿预定路径的移动。
在一实施例中，多个开口12设置有4个，分别位于机场支架10的四个侧边，第一机场20设置有4个，分别设置于对应开口12中。
在本实施例中，机场支架10的侧边共有四个开口12，分别位于机场支架10的四个不同方向的侧边。第一机场20与开口12的数量相匹配，共有四个第一机场20，每个第一机场20分别设置在对应的一个开口12中(即第一机场20收纳时位于容纳腔11内)。所有四个第一机场20可以同时运作，使得多架无人机能够同时进行起降操作；也可以根据实际需要，选择仅使部分第一机场20运作。
在一实施例中，第一机场20的各侧边对应各开口12设置侧部遮挡片13，侧部遮挡片13可开合连接在对应开口12处。
在本实施例中，当机场支架10处于展开状态时，侧部遮挡片13开启，使第一机场20可以从开口12处滑出；而当机场支架10处于收纳状态时，侧部遮挡片13关闭，此时侧部遮挡片13将开口12挡住，以保护内部组件免受外界因素影响，如意外冲击。另外，侧部遮挡片13关闭时，还可以起到较好的防水防尘效果。
在一实施例中，侧部遮挡片13以转动方式连接在对应开口12。
在本实施例中，侧部遮挡片13能够围绕机场支架10上的轴点进行旋转，从而在需要时打开或关闭开口12。比如当第一机场20需要使用时，侧部遮挡片13向下转动，漏出开口12，第一机场20从开口12处滑出，为无人机的起降提供空间；操作完成后，侧部遮挡片13可以再次转动以关闭开口12。当然，侧部遮挡片13的转动方向也可以是向上、向左、向右均可以跟开口12进行配合。
结合图6所示，在一实施例中，无人机机场100还包括第二机场30，第二机场30设置于机场支架10的顶部。
在本实施例中，除了第一机场20外，无人机机场100还包括有一个第二机场30，第二机场30设置在机场支架10的顶部。处于机场支架10的顶部的第二机场30则无需设置机场滑动功能。第二机场30的设置提供了额外的起降空间，增加了无人机机场100的无人机总体容量。由于第二机场30位于顶部，第二机场30可以用于处理更高优先级或特殊需求的无人机，比如紧急起降或特殊任务的无人机。
在一实施例中，第二机场30的上方设置有顶部遮挡片14，顶部遮挡片14可开合连接在机场支架10的顶部。
在本实施例中，第二机场30的上方配备有顶部遮挡片14，顶部遮挡片14盖合在机场支架10的顶部。顶部遮挡片14的设计旨在提供对第二机场30的保护，使其免受外部环境因素的影响，如天气条件。顶部遮挡片14的作用和功能可以参考侧部遮挡片13的结合。
在一实施例中，顶部遮挡片14以可折叠方式连接在机场支架10的顶部。
在本实施例中，顶部遮挡片14可以通过一系列的铰链连接，允许顶部遮挡片14沿着固定的轴线进行折叠，这种设计类似于日常使用的折叠桌或折叠椅，可以平滑地折叠或展开。通常顶部遮挡片14有两种不同的折叠方式，第一种是顶部遮挡片14分为两部分，可以分别从机场支架10的两边互相靠近或者互相远离进行折叠；第二种是滑轨式折叠，顶部遮挡片14沿着预设的滑轨进行收缩和展开，在这种方式中，顶部遮挡片14是单向折叠的。
在一实施例中，机场支架10的内部设置有多个散热件15，散热件15对应位于容纳腔11的内壁，且分别靠近第一机场20和第二机场30。设置散热件15是为了给第一机场20和第二机场30进行通风散热，散热件15通常选用小型风扇。
结合图7所示，在一实施例中，无人机机场100还包括有底座组件40，底座组件40位于机场支架10的底部，底座组件40可以将整个无人机机场100撑起远离地面，可以有效防止无人机受地面潮湿影响。
具体的，底座组件40由三个主要部分组成：底座支架41、控制模块42和充电模块43。底座支架41是钢制焊接结构，承载无人机机场100。控制模块42安装在底座支架41上，负责控制无人机机场100的侧部遮挡片13、顶部遮挡片14以及第一机场20的伸出与收回，同时管理内部散热件15。充电模块43同样安装在底座支架41上，负责在无人机降落后检测电池状况，并在散热冷却后对无人机进行充电，直至电池满电后自动停止充电。充电模块43还可以为驱动件112提供电力支持。
结合图8所示，上述仅说明单个无人机机场100的运行方式，当需要进行无人机集群表演时，需要配合多个无人机机场100进行，下面将举例介绍多个无人机机场100投入使用时的具体应用场景：
单个无人机机场100在收纳状态下为长0.9米、宽0.9米、高1米的长方体。多个无人机机场100可形成无人机机场阵列，列与列之间交替分布。从图8中的左往右数第一列与第三列无人机机场100的横向相隔2.5米，纵向相隔1.7米；第二列无人机机场与第一列无人机机场横向相隔0.8米，纵向相隔0.4米。在所有无人机机场100全部展开后，机场十字交错。每个无人机机场100有5个机场(即4个第一机场20和1个第二机场30)，每个机场可容纳4架无人机，总共可容纳20架。在250平方米场地上可布置53个机场，共容纳1060架无人机。每个无人机机场100上的机场均可实现无人机同时交叉起降，缩短起降时间，延长表演时间。
下面请参见图9，图9为本发明实施例提供的一种无人机机场的起降阶段控制方法的流程示意图，具体包括：步骤S901～S905。
S901、发送心跳信号与地面站建立通讯连接，得到联络信号；
S902、根据所述联络信号进入机场起飞阶段；其中，所述机场起飞阶段包括启动机场舵机和机场电机；所述机场舵机用于控制所述无人机机场的遮挡片的开闭，所述机场电机用于控制所述无人机机场的停机坪的伸缩；
S903、执行堵转检测程序：对所述机场舵机进行第一堵转检测，得到舵机检测结果；对所述机场电机进行第二堵转检测，得到电机检测结果；判断所述舵机检测结果和电机检测结果是否合规；若是，则判定所述停机坪正常展开；若否，则将异常结果发送至所述地面站；
S904、当无人机返航时，根据所述联络信号进入机场降落阶段；其中，所述机场降落阶段包括启动所述机场电机和机场舵机；
S905、再次执行所述堵转检测程序，并基于所述机场降落阶段收纳所述停机坪。
结合图10所示，在步骤S101中，在无人机表演或操作开始之前，无人机机场先连接220V市电，并放置在预定位置。无人机机场内部的通讯***自动开始搜索WIFI信号，目的是为了寻找和连接地面站。当通信***搭建完成，地面站接入后，地面站可以与无人机机场建立连接，并确认当前无人机机场的具***置。无人机机场周期性地发送心跳信号给地面站，用以维持通信连接并确认无人机机场的运行状态。心跳信号是一种常用于维持网络连接的机制，它可以帮助地面站监测每个无人机机场的在线状态和通信质量。地面站在收到心跳信号后，响应无人机机场，发送回联络信号。每个无人机机场具备指示灯，支持RGB颜色显示，可以通过不同颜色的闪烁来表示不同的状态，如就绪、操作中、故障等。
结合图11和图12所示，在一实施例中，所述步骤S101，包括：
基于预设的第一归属发送所述心跳信号至所述地面站；
判断是否在预定时长内接收到所述地面站的回复信息，若是，则得到所述联络信号；若否，则切换到预设的第二归属重新发送所述心跳信号；
基于所述第二归属判断是否在预定时长内接收到所述地面站的回复信息，若是，则得到所述联络信号；若否，则重新切换到所述第一归属重新发送所述心跳信号；
不断循环基于所述第一归属和第二归属以发送所述心跳信号，直至获取所述联络信号。
在本实施例中，无人机机场首先在“第一归属”下发送心跳信号至地面站的地址，这个心跳信号用于建立和维持与地面站的通信连接。无人机机场等待预定时长(如3秒)，以接收地面站的回复信息。如果无人机机场接收到了地面站的回复，说明通信连接已经建立，后续的通信维持将由地面站主导，通过不断发送请求来保持在线状态。如果无人机机场在预定时长内没有接收到地面站的回复，无人机机场会切换到“默认归属”并重新发送心跳信号，目的是为了应对无人机机场在不同地理位置或不同网络环境下的通信需求。在默认归属下仍未收到回复时，无人机机场会再次切回第一归属，并继续循环尝试，发送心跳信号以建立连接。这个过程会不断循环，交替使用第一归属和默认归属发送心跳信号，直到成功获取联络信号，即成功建立与地面站的通信。
具体的，第一归属指配置有特定的网络参数，如SSID、密码、IP地址范围或特定的通信频道，这些参数针对无人机机场通常所在的位置或最常用的网络环境进行优化。默认归属指一个备用的或通用的网络设置，用于在第一归属无法建立有效通信时使用。在默认归属下，无人机机场使用不同的网络参数或更为广泛的搜索策略来尝试找到地面站。
在步骤S102中，无人机机场在成功建立与地面站的通信连接后，接收到联络信号，这个信号包含了开始起飞准备的指令。收到联络信号后，无人机机场自动进入起飞阶段。起飞阶段的主要操作包括启动机场舵机和机场电机，机场舵机用于控制无人机机场的遮挡片20的开闭，遮挡片20的开闭对于确保无人机的安全起降至关重要，同时可保护收纳在机场内部的无人机；机场电机用于控制无人机机场的停机坪10的伸缩，停机坪10的伸缩可将无人机从机场内部推送出来，当然，还可以设置停机坪10的推出长度来适应不同型号的无人机，如体型较大的无人机所需要的停机坪10空间也越大。
结合图13所示，在步骤S103中，机场进入起飞准备阶段时，***会自动执行堵转检测程序。这个程序用于检测机场舵机和机场电机是否正常运行，是否被物理障碍物堵塞或因其他原因卡住。在无人机机场中的起飞准备阶段需完成两个过程，第一先打开遮挡片20，以便露出开口；第二再推出停机坪10。所以本步骤的堵转检测程序是先对机场舵机进行堵转检测、再对机场电机进行堵转检测。具体地，首先，对机场舵机进行堵转检测，机场舵机通常用于控制遮挡片20的开闭，因此其正常运行对于确保无人机安全起飞至关重要。当机场舵机的舵机检测结果无误后，即可进入对机场电机进行堵转检测的步骤，机场电机通常用于控制停机坪10的伸缩。当电机检测结果符合预定标准，则判定停机坪10正常展开。若舵机检测结果和/或电机检测结果存在异常，如堵转或其他不符合标准的情况，***会将这些异常结果发送至地面站。地面操作人员可以采取必要的措施，如手动检查、故障排除或维修。
在一实施例中，所述步骤S103，包括：
获取所述机场舵机堵转时的堵转峰值电流值；
根据所述堵转峰值电流值计算所述机场舵机堵转时的堵转电压值；
判断所述机场舵机转动期间的电压值是否提前达到所述堵转电压值，若是，则判定所述机场舵机堵转，得到所述舵机检测结果，并将所述舵机检测结果发送至所述地面站；若否，则判定所述机场舵机未堵转，得到所述舵机检测结果。
在本实施例中，首先，进行预先测试以确定机场舵机在堵转(被阻塞或无法正常旋转)时的堵转峰值电流值，记为Ah。堵转峰值电流值是在测试中测量得到的，反映机场舵机在极端负载或阻塞状态下的电流。利用堵转时的堵转峰值电流Ah，通过电阻计算出对应的堵转电压值Vh，这个堵转电压值是在机场舵机堵转时的电压，作为后续检测的阈值。机场舵机转动到特定角度，转动时间Tr是已知的。在机场舵机转动期间，使用模数转换器(ADC)以100Hz的频率对机场舵机的电压进行采样。如果在机场舵机转动的过程中，任何时刻测得的电压值提前达到了预先计算的堵转电压值Vh，***判断机场舵机发生了堵转。如果检测到堵转，***将机场舵机的检测结果发送至地面站，报告机场舵机遇到阻碍的情况。如果没有检测到堵转，即机场舵机的电压值始终低于Vh，***判断舵机正常，同样会发送这正常的结果。
在一实施例中，所述将所述舵机检测结果发送至所述地面站的步骤之后，包括：
接收所述地面站的回退指令；
根据所述回退指令控制所述机场舵机进行回退；
当所述机场舵机回退完成后，评估所述机场舵机的整体状态。
在本实施例中，无人机机场从地面站接收到一个回退指令，即在机场舵机检测到堵转或其他异常情况后，地面站为了防止设备损坏或进一步的故障，发出回退指令。根据从地面站接收到的回退指令，无人机机场控制机场舵机进行回退操作，机场舵机将反向移动一定角度或到达一个安全位置。机场舵机完成了回退操作，***将停止回退动作。在机场舵机回退完成后，***将对机场舵机的整体状态进行评估，包括检查机场舵机的功能性以及确认机场舵机是否恢复到正常工作状态。
在一实施例中，所述步骤S103，还包括：
获取所述机场电机的实际计数器增量结果；
判断所述实际计数器增量结果是否小于预设的计数增量值，若是，则判定所述机场电机堵转，得到所述电机检测结果，并将所述电机检测结果发送至所述地面站；若否，则判定所述机场电机未堵转，得到所述电机检测结果。
进一步的，所述步骤S103，还包括：
获取所述机场电机的连杆推出长度；
判断所述连杆推出长度是否小于推出预设值，若是，则获取相对应的连杆推出方向，并发送至所述地面站，接收所述地面站的回退指令，根据所述回退指令控制所述机场电机进行回退，当所述机场电机回退完成后，评估所述机场电机的整体状态；若否，则保持所述机场电机的运行。
在本实施例中，机场电机配备一个2000线的光电编码器，用于精确监测电机的转动。光电编码器通过生成脉冲来跟踪机场电机的旋转，每转动一圈产生2000个脉冲。机场电机的实际计数器增量(即一段时间内计数器的变化量)被记录下来，这个增量反映了机场电机在一定时间内的运动情况。***判断这个实际计数器增量是否小于预设的计数增量值，预设的计数增量值是基于机场电机的预设推出速度V(米/秒)和对应的转速Vr(圈/秒)，以及光电编码器的分辨率(2000线，即0.5ms的分辨率)计算得出的。如果实际计数器增量小于预设值，***判定机场电机堵转，并将这一检测结果发送至地面站。如果实际计数器增量等于或大于预设值，***判定机场电机未发生堵转。在检测到堵转的情况下，无人机机场会执行额外的操作，如机场电机的小幅回退，以减轻堵转状况，并防止进一步的部件损坏。
进一步的，获取机场电机推动连杆的实际推出长度，这个长度是机场电机工作的直接结果，表示连杆推出的距离(连杆推动可带动停机坪10移动)。***将实际的连杆推出长度与预设的推出长度进行比较，预设长度是基于无人机机场操作要求或安全标准设定的。如果连杆的实际推出长度小于预设值，***判定存在潜在的问题，如机场电机可能遇到阻碍或堵转。在这种情况下，***将确定连杆未能正常推出的具体方向，并将这一信息发送至地面站。机场电机接收来自地面站的回退指令，根据地面站的指令，机场电机进行回退操作，以将连杆移回到安全位置或初始状态。一旦机场电机完成了回退操作，***将评估机场电机的整体状态。如果连杆的实际推出长度达到或超过预设值，***判定电机运行正常，连杆正常推出，机场电机将继续保持运行。
在步骤S104中，当无人机完成其任务后，开始返航过程，准备降落回无人机机场。在无人机返航期间，无人机机场根据与地面站的联络信号，识别无人机即将降落的情况，并进入降落准备阶段。联络信号包含有关无人机位置、预计降落时间等信息。机场电机用于调整停机坪10或其他降落辅助设施，以适应即将降落的无人机。机场舵机用于调节遮挡片20或其他机场设施，以确保无人机降落过程的安全性和顺利进行。
在步骤S105中，在无人机降落后，无人机机场会再次执行堵转检测程序，目的是为了确保无人机机场的关键设备没有在降落过程中发生堵转或其他故障。需要注意的是，机场起飞阶段与机场降落阶段有所不同，在无人机机场中的降落阶段需完成两个过程，第一先收回停机坪10；第二再关闭遮挡片20，以便封住开口。所以本步骤的堵转检测程序是先对机场电机进行堵转检测、再对机场舵机进行堵转检测。具体地，即先进入对机场电机进行堵转检测的步骤，当电机检测结果无误后，再进入对机场舵机进行堵转检测的步骤，当机场舵机的舵机检测结果无误后，则判定停机坪10正常收纳。若舵机检测结果和/或电机检测结果存在异常，如堵转或其他不符合标准的情况，***则将这些异常结果发送至地面站。
结合图14和图15所示，在一实施例中，所述步骤S105之后，还包括：
对无人机进行充电，并判断无人机机场的充电电压值是否小于充电电压预设值；
若小于充电电压预设值，则判断当前温度值是否在第一温度预设范围内，若所述当前温度值在所述第一温度预设范围内，则对无人机继续进行充电；若所述当前温度值不在所述第一温度预设范围内，则开启无人机机场的保温***，并对无人机继续进行充电；
若不小于充电电压预设值，则停止充电。
在本实施例中，在无人机降落后，无人机机场对无人机进行充电。***会监测充电过程中的电压值，并将其与预设的充电电压值进行比较。这个充电电压预设值是为了确保充电过程在安全和有效的电压范围内进行。如果检测到充电电压值小于预设值，说明充电效率不佳或存在异常。此时，***进一步检测当前温度值，并将其与第一温度预设范围(如设置小于45度且大于5度的范围)进行比较。如果当前温度值在第一温度预设范围内，***会继续对无人机进行充电，认为温度条件尚在安全范围内。如果当前温度值不在第一温度预设范围内，这表示存在过热风险，***会开启保温***来控制温度，同时继续对无人机进行充电。其中，保温***涉及散热措施和温度调节。如果充电电压值不小于预设值，这表明充电过程正常，没有异常。此时，一旦充电完成，***将停止充电。
在一实施例中，所述若不小于充电电压预设值，则停止充电，包括：
判断所述当前温度值是否在第二温度预设范围内，若所述当前温度值在所述第二温度预设范围内，则对无人机恢复充电；若所述当前温度值不在所述第二温度预设范围内，则开启无人机机场的保温***，再对无人机恢复充电。
在本实施例中，无人机机场在充电过程中监测当前的温度值，为了确保充电环境的温度处于安全范围内，防止因温度过高或过低导致的充电问题或设备损害。***将当前温度值与第二温度预设范围(如设置小于45度且大于5度的范围)进行比较，这个第二温度预设范围是指在充电时允许的最大和最小温度限制，用于确保充电过程中的温度控制。如果当前温度值在第二温度预设范围内，***认为温度条件适宜，可以安全地对无人机恢复充电。如果当前温度值不在第二温度预设范围内，表明温度条件不适宜充电，可能太高或太低。在这种情况下，无人机机场首先开启保温***，旨在调节和控制充电环境的温度，使其回到安全的范围。调节温度后，***再对无人机恢复充电。
综上所述，无人机机场和地面站之间的通信采用DAV协议，内部集成了ProtocolBuffers(protobuf)进行数据的序列化和反序列化。通信数据遵循传统的“Header+Payload+Verify”格式，通过UDPWIFI进行通信，确保数据传输的效率和安全。DAV协议包括特定的数据包格式、命令集和用于确保数据完整性的协议。Protocol Buffers(protobuf)是一种由Google开发的序列化/反序列化框架。用于将结构化数据转换成易于传输和存储的格式。Header+Payload+Verify结构是一种常见的数据包结构，其中包括头部(Header)用于包含元数据，有效负载(Payload)用于包含实际的数据，以及验证部分(Verify)用于确保数据的完整性和正确性。UDPWIFI通信使用用户数据报协议(UDP)在WIFI网络上进行数据传输。一旦地面站成功连接所有无人机机场，可以接收到无人机机场发送的详细信息，包括总电压、总电流、遮挡片状态、机场扩展状态、温度、湿度、风扇转速、异常信息等，也包括每个无人机的充电状态、电压、电流和预计充满时间等信息。地面站可以远程控制机场的展开或回收。如果在展开或回收过程中遇到问题，***会提示异常信息，此时需要人工确认问题并解决后再次尝试。识别到异常机场时，地面站可以勾选相关无人机机场并给定特定颜色的灯光以区分问题机场，以便进行故障处理。机场在准备前和表演后对关键数据(如充电电压、电流、温度、湿度、风扇转速等)以10Hz的频率进行记录。
结合图16所示，图16为本发明实施例提供的一种无人机机场的起降阶段控制装置的示意性框图，无人机机场的起降阶段控制装置1600，包括：
信号通讯单元1601，用于发送心跳信号与地面站建立通讯连接，得到联络信号；
起飞联络单元1602，用于根据所述联络信号进入机场起飞阶段；其中，所述机场起飞阶段包括启动机场舵机和机场电机；所述机场舵机用于控制所述无人机机场的遮挡片的开闭，所述机场电机用于控制所述无人机机场的停机坪的伸缩；
堵转检测单元1603，用于执行堵转检测程序：对所述机场舵机进行第一堵转检测，得到舵机检测结果；对所述机场电机进行第二堵转检测，得到电机检测结果；判断所述舵机检测结果和电机检测结果是否合规；若是，则判定停机坪正常展开；若否，则将异常结果发送至所述地面站；
降落联络单元1604，用于当无人机返航时，根据所述联络信号进入机场降落阶段；其中，所述机场降落阶段包括启动所述机场电机和机场舵机；
程序执行单元1605，用于再次执行所述堵转检测程序，并基于所述机场降落阶段收纳所述停机坪。
在本实施例中，信号通讯单元1601发送心跳信号与地面站建立通讯连接，得到联络信号；起飞联络单元1602根据所述联络信号进入机场起飞阶段；其中，所述机场起飞阶段包括启动机场舵机和机场电机；所述机场舵机用于控制所述无人机机场的遮挡片的开闭，所述机场电机用于控制所述无人机机场的停机坪的伸缩；堵转检测单元1603执行堵转检测程序：对所述机场舵机进行第一堵转检测，得到舵机检测结果；对所述机场电机进行第二堵转检测，得到电机检测结果；判断所述舵机检测结果和电机检测结果是否合规；若是，则判定停机坪正常展开；若否，则将异常结果发送至所述地面站；降落联络单元1604则在当无人机返航时，根据所述联络信号进入机场降落阶段；其中，所述机场降落阶段包括启动所述机场电机和机场舵机；程序执行单元1605再次执行所述堵转检测程序，并基于所述机场降落阶段收纳所述停机坪。
在一实施例中，所述信号通讯单元1601，包括：
第一归属单元，用于基于预设的第一归属发送所述心跳信号至所述地面站；
第二归属单元，用于判断是否在预定时长内接收到所述地面站的回复信息，若是，则得到所述联络信号；若否，则切换到预设的第二归属重新发送所述心跳信号；
归属切换单元，用于基于所述第二归属判断是否在预定时长内接收到所述地面站的回复信息，若是，则得到所述联络信号；若否，则重新切换到所述第一归属重新发送所述心跳信号；
归属循环单元，用于不断循环基于所述第一归属和第二归属以发送所述心跳信号，直至获取所述联络信号。
在一实施例中，所述堵转检测单元1603，包括：
电流获取单元，用于获取所述机场舵机堵转时的堵转峰值电流值；
电流计算单元，用于根据所述堵转峰值电流值计算所述机场舵机堵转时的堵转电压值；
电流判断单元，用于判断所述机场舵机转动期间的电压值是否提前达到所述堵转电压值，若是，则判定所述机场舵机堵转，得到所述舵机检测结果，并将所述舵机检测结果发送至所述地面站；若否，则判定所述机场舵机未堵转，得到所述舵机检测结果。
在一实施例中，所述电流判断单元之后，包括：
指令回退单元，用于接收所述地面站的回退指令；
指令控制单元，用于根据所述回退指令控制所述机场舵机进行回退；
指令评估单元，用于当所述机场舵机回退完成后，评估所述机场舵机的整体状态。
在一实施例中，所述堵转检测单元1603，还包括：
增量计数单元，用于获取所述机场电机的实际计数器增量结果；
计数判断单元，用于判断所述实际计数器增量结果是否小于预设的计数增量值，若是，则判定所述机场电机堵转，得到所述电机检测结果，并将所述电机检测结果发送至所述地面站；若否，则判定所述机场电机未堵转，得到所述电机检测结果。
在一实施例中，所述堵转检测单元1603，还包括：
长度获取单元，用于获取所述机场电机的连杆推出长度；
长度判断单元，用于判断所述连杆推出长度是否小于推出预设值，若是，则获取相对应的连杆推出方向，并发送至所述地面站，接收所述地面站的回退指令，根据所述回退指令控制所述机场电机进行回退，当所述机场电机回退完成后，评估所述机场电机的整体状态；若否，则保持所述机场电机的运行。
在一实施例中，所述程序执行单元1605之后，还包括：
充电判断单元，用于对无人机进行充电，并判断无人机机场的充电电压值是否小于充电电压预设值；
温度判断单元，用于若小于充电电压预设值，则判断当前温度值是否在第一温度预设范围内，若所述当前温度值在所述第一温度预设范围内，则对无人机继续进行充电；若所述当前温度值不在所述第一温度预设范围内，则开启无人机机场的保温***，并对无人机继续进行充电；
充电停止单元，用于若不小于充电电压预设值，则停止充电。
在一实施例中，所述充电停止单元，包括：
保温控制单元，用于判断所述当前温度值是否在第二温度预设范围内，若所述当前温度值在所述第二温度预设范围内，则对无人机恢复充电；若所述当前温度值不在所述第二温度预设范围内，则开启无人机机场的保温***，再对无人机恢复充电。
由于装置部分的实施例与方法部分的实施例相互对应，因此装置部分的实施例请参见方法部分的实施例的描述，这里暂不赘述。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的***而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的状况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
Claims (10)
1.一种无人机机场的起降阶段控制方法，其特征在于，包括：
发送心跳信号与地面站建立通讯连接，得到联络信号；
根据所述联络信号进入机场起飞阶段；其中，所述机场起飞阶段包括启动机场舵机和机场电机；所述机场舵机用于控制所述无人机机场的遮挡片的开闭，所述机场电机用于控制所述无人机机场的停机坪的伸缩；
执行堵转检测程序：对所述机场舵机进行第一堵转检测，得到舵机检测结果；对所述机场电机进行第二堵转检测，得到电机检测结果；判断所述舵机检测结果和电机检测结果是否合规；若是，则判定所述停机坪正常展开；若否，则将异常结果发送至所述地面站；
当无人机返航时，根据所述联络信号进入机场降落阶段；其中，所述机场降落阶段包括启动所述机场电机和机场舵机；
再次执行所述堵转检测程序，并基于所述机场降落阶段收纳所述停机坪。
2.根据权利要求1所述的无人机机场的起降阶段控制方法，其特征在于，所述发送心跳信号与地面站建立通讯连接，得到联络信号，包括：
基于预设的第一归属发送所述心跳信号至所述地面站；
判断是否在预定时长内接收到所述地面站的回复信息，若是，则得到所述联络信号；若否，则切换到预设的第二归属重新发送所述心跳信号；
基于所述第二归属判断是否在预定时长内接收到所述地面站的回复信息，若是，则得到所述联络信号；若否，则重新切换到所述第一归属重新发送所述心跳信号；
不断循环基于所述第一归属和第二归属以发送所述心跳信号，直至获取所述联络信号。
3.根据权利要求1所述的无人机机场的起降阶段控制方法，其特征在于，所述对所述机场舵机进行第一堵转检测，得到舵机检测结果，包括：
获取所述机场舵机堵转时的堵转峰值电流值；
根据所述堵转峰值电流值计算所述机场舵机堵转时的堵转电压值；
判断所述机场舵机转动期间的电压值是否提前达到所述堵转电压值，若是，则判定所述机场舵机堵转，得到所述舵机检测结果，并将所述舵机检测结果发送至所述地面站；若否，则判定所述机场舵机未堵转，得到所述舵机检测结果。
4.根据权利要求3所述的无人机机场的起降阶段控制方法，其特征在于，所述将所述舵机检测结果发送至所述地面站的步骤之后，包括：
接收所述地面站的回退指令；
根据所述回退指令控制所述机场舵机进行回退；
当所述机场舵机回退完成后，评估所述机场舵机的整体状态。
5.根据权利要求1所述的无人机机场的起降阶段控制方法，其特征在于，所述对所述机场电机进行第二堵转检测，得到电机检测结果，包括：
获取所述机场电机的实际计数器增量结果；
判断所述实际计数器增量结果是否小于预设的计数增量值，若是，则判定所述机场电机堵转，得到所述电机检测结果，并将所述电机检测结果发送至所述地面站；若否，则判定所述机场电机未堵转，得到所述电机检测结果。
6.根据权利要求5所述的无人机机场的起降阶段控制方法，其特征在于，所述对所述机场电机进行第二堵转检测，得到电机检测结果，还包括：
获取所述机场电机的连杆推出长度；
判断所述连杆推出长度是否小于推出预设值，若是，则获取相对应的连杆推出方向，并发送至所述地面站，接收所述地面站的回退指令，根据所述回退指令控制所述机场电机进行回退，当所述机场电机回退完成后，评估所述机场电机的整体状态；若否，则保持所述机场电机的运行。
7.根据权利要求1所述的无人机机场的起降阶段控制方法，其特征在于，所述基于所述机场降落阶段收纳所述停机坪之后，还包括：
对无人机进行充电，并判断无人机机场的充电电压值是否小于充电电压预设值；
若小于充电电压预设值，则判断当前温度值是否在第一温度预设范围内，若所述当前温度值在所述第一温度预设范围内，则对无人机继续进行充电；若所述当前温度值不在所述第一温度预设范围内，则开启无人机机场的保温***，并对无人机继续进行充电；
若不小于充电电压预设值，则停止充电。
8.根据权利要求7所述的无人机机场的起降阶段控制方法，其特征在于，所述若不小于充电电压预设值，则停止充电，包括：
判断所述当前温度值是否在第二温度预设范围内，若所述当前温度值在所述第二温度预设范围内，则对无人机恢复充电；若所述当前温度值不在所述第二温度预设范围内，则开启无人机机场的保温***，再对无人机恢复充电。
9.一种无人机机场的起降阶段控制装置，其特征在于，包括：
信号通讯单元，用于发送心跳信号与地面站建立通讯连接，得到联络信号；
起飞联络单元，用于根据所述联络信号进入机场起飞阶段；其中，所述机场起飞阶段包括启动机场舵机和机场电机；所述机场舵机用于控制所述无人机机场的遮挡片的开闭，所述机场电机用于控制所述无人机机场的停机坪的伸缩；
堵转检测单元，用于执行堵转检测程序：对所述机场舵机进行第一堵转检测，得到舵机检测结果；对所述机场电机进行第二堵转检测，得到电机检测结果；判断所述舵机检测结果和电机检测结果是否合规；若是，则判定所述停机坪正常展开；若否，则将异常结果发送至所述地面站；
降落联络单元，用于当无人机返航时，根据所述联络信号进入机场降落阶段；其中，所述机场降落阶段包括启动所述机场电机和机场舵机；
程序执行单元，用于再次执行所述堵转检测程序，并基于所述机场降落阶段收纳所述停机坪。
10.一种无人机机场，其特征在于，包括机场支架和多个第一机场，所述机场支架内沿竖直方向设置有多层容纳腔，所述机场支架沿竖直方向设置有连通各层所述容纳腔的多个开口，多个所述开口分别位于所述机场支架的不同侧边，各所述第一机场设置于对应所述开口中，且可沿所述开口收回至所述容纳腔中或者从所述容纳腔中伸出；所述机场支架内的各层容纳腔中设置滑轨，各所述滑轨的方向与对应所述第一机场的移动方向相同，各所述第一机场的底部设置用于在对应所述滑轨中滑动的滑槽。
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